多工位级进模设计

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多工位级进模设计
制作者：何玉松
综述
多工位级进模是一种在一副模具内将制件加工成所需工件的冲压 工艺,它将一副模具分成若干个等距离工位,在每个工位上设置—定的冲 压工序,完成零件的某部分冲制工作,经多道工序冲制完成所需要的冲压 件。
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目录
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3.5.3 中间载体
中间载体是指载体设计在条料中间， 一般适用于对称零件，尤 其是两外侧有弯曲的对称零件。中间载体不仅可以节省大量的原材， 还利于抵消由于两侧压弯时产生的侧向力。对于一些不对称的单向弯 曲的零件，也可采用中间载体将被加工的零件对称与中间载体排列在 两侧，变不对称零件为对称性排列，即提高了生产效率，又提高了材 料利用率，也抵了弯曲时产生的侧向压力。
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3.5.4 无载体 边料载体
无载体
边料载体
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3.5.5 载体与搭边的区别
区别：载体与条料搭边相似,但又有所不同,搭边的宽度主要是根据 冲压工艺要求,能将冲件一个个符合图样要求地冲下来。而载体必须要 有足够的强度,要能运载条料上冲出的零件,使它能平稳地送进。在多工 位级进模中,条料排样图设计时,有时两侧的“搭边”设计得很宽。这实 际是搭边与条料的载体合二为一。一般来说,为了保证载体宽度的强度 和设置导正孔的需要,载体宽度大于搭边宽度2～4倍。
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3.6 分段冲切的设计
3.6.1 分段冲切的目的
使模具刃口分解和重组，把复杂的内、外形轮廓分解为若干简单的几何 单元，以简化凸模和凹模形状（如下图所示）。
刃口分解要求
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3.6.2 分段冲切的分割原则
①刃口的分段应有利于简化模具结构，形成的凸模外形要简单、规则，要 便于加工，并要有足够的强度。
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3.5 载体设计
载体：多工位冲压时条料上连接工序件，并使工序件 在模具上稳定送进的部分材料。载体与工序件之间的 连接段称为搭接头。 载体的形式：单侧载体、双侧载体、中间载体、无载 体和边料载体。
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3.5.1 单侧载体
单侧载体是在条料的一侧设计的载体。导正销孔多 放在单侧载体上，其送进步距精度不如双侧载体高。一 般应用于条料厚度为0.5mm以上的冲压件。主要适用于 零件一端或几个方向都有弯曲，往往只能保持条料的一 侧有完整的外形场合。
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空位工位设置原则： ① 当模具的步距较大时（步距＞30 mm），不宜 多设置空位工位。 ②精度高、形状复杂的零件在设计排样图时，应 少设置空位工位。 ③用导正销做精确定位的条料排样图因步距积累 误差较小，对产品精度影响不大，可适当地多设 置空位工位。
工序先后的安排： 1)纯冲裁多工位级进模排样 先冲内形再冲外形,先冲孔再落料。 2）冲裁、弯曲多工位级进模排样 先冲孔再切除弯曲部位周边废料，然后弯 曲、落料
为了保证送料准确,通常在载体上或工件之间的条料上按送料步距 设置导正孔，这样可补偿或修正由于高速冲压引起的送料误差。导正孔 一般在第一工位上冲出,便于在以后工位上进行导正。在多工位级进模 上,通常10个工位需设置3～4个导正销,导正往往设置在重要工作之前。 工位越多,导正销的数量也越多。
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图2：分断切除多段式级进模条料排样图 如图1所示零件,采用分断切除多段式级进模时，其排样图如图2所示,共分
八个位: 第一工位:冲导正钉孔 第二工位:冲2×∅1.8孔。 第三工位:空位。 第四工位:冲切两端局部废料。 第五工位:冲两工件间的分断槽废料。 第六工位:弯曲。 第七工位:冲中部3×12长方孔。 第八工位:切载体
(4)合理确定冲裁位置。凹模孔型距离太近影响其强度,太远又会增大 模具外形,浪费材料,且降低冲裁精度。
(5)为保证条料送进步距的精度,必须设置导正孔,其位置尽可能设置在 废料上,这样可增大导正直径,使工作更为可靠。
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(6)有冲孔与落料工序时,冲孔在前,有时可以将以冲孔作为导正孔。若 工件上没有孔,则可在第一工位上设置工艺孔,以做导正孔用。
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3.8 多工位级进模的定距
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(8)注意条料在送进过程中的阻碍:设计多工位级进模条料排样 图时,应保证条料在送进过程中的畅通无阻,否则就无法实现自动 冲压。
(9)当零件外缘或形孔采用切废法分段切除时,应注意各段间的 连接,要十分平直或圆滑,保证被冲零件的质量。
由于多工位级进模的工位多,模具制造误差、步距间误差的积 累,因此经各工位切废料后,易出现外缘或各形孔的连接处不平直、 不圆滑、错牙、尖角、塌角等缺陷。这是设计排样图时不注意而 造成的。
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(4)模具结构: 结构尽量简单,制造工艺性好,便于装配、维修和刃磨。 (5)被加工材料:多工位级进模对被加工材料有严格要求。在设计条料 排样图时,对材料的供料状态,被加工材料的物理力学性能、材料厚度、 纤维方向及材料利用率等均要全面考虑。 (6)冲压件的毛刺方向:冲压零件经凸、凹模冲切后,其断面有毛刺。在 设计多工位级进模条料排样图时,应注意毛刺的方向。 (7)正确设置侧刃位置与导正孔：侧刃是用来保证送料步距的,所以,侧 刃一般设置在第一工位(特殊情况可在第二工位)。若仅以侧刀定距的多 工位级进模,又是以剪切的条料供料时,应设计成双侧刃定距,即在第一 工位设置一侧刃,在最后工位再设置一个。
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3.5.2 双侧载体
在条料的边缘两侧设计的载体，被加工的零件连 接在两侧载体的中间 ，采用双侧载体送进十分平稳 可靠，但材料利用率较低。适用于弯曲线的方向垂直 于送料方向的排样方式。 （双侧载体可分为等宽双侧载体和不等宽双侧载体）。
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（3）轮廓旁的凸包要先冲，以避免轮廓变形。若凸包中心线上有孔，应在 压凸包前先在孔的位置上冲出直径较小的孔，以利于材料从中心向外流 动，待压好凸包后再冲孔到要求的尺寸。
（4）镦形前应将其周边余料适当切除，然后在镦形完成后再安排进行一次 工序，冲去被延展的余料。
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3.4 排样设计时应考虑的问题
(7)制件上的孔位置精度要求高时,在不影响凹模强度的前提下,尽量在 同一工位中冲出,以保证质量。
(8)在工位较多时,一般将分离工序安排在前,接着安排成型工序。对精 度要求高的拉深件和弯曲件,应在成型工序后再安排整形工序,最后安排 切断或落料工序。
(9)冲制不同形状及尺寸的多孔工序时,尽量把大孔和小孔分开安排在 不同工位,以便修磨时能保证孔距精度。
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图1 冲压件、展开图和排样图 (a)冲压件;(b)展开图;(c)排样图
2. 按级进模的设计方法分 1)封闭形孔连续式级进模 这种级进模的各个工作形孔(除定距侧
刃形孔外)与被冲零件的各个孔及制件外 形(弯件指展开外形)的形状一致,并把它 们分别设置在一定的工位上,材料沿各工 位经过连续冲压,最后获得所需冲件。用 这种方法设计的级进模称封闭形孔连续式 级进模。如图1所示为冲制制件及其展开 图和排样图。
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2)分断切除余料级进模
这种级进模对冲压零件的复杂异形孔和零件的整个外形采用分段切 除多余废料的方式进行,即在前一工位先切除一部分废料,在以后工位再 切除一部分废料,经过逐个工位的连续冲制,就能获得一个完整的零件或 半成品。对于零件上的简单形孔,模具上相应的形孔可与零件上的形孔 做成一样。
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排样示意图
方 盒 级 进 模 排 样 示 意 图
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3.1 多工位级进模的设计步骤
(1)接受设计任务,研究原始资料,收集有关数据。 (2)进行工艺计算。 (3)绘制零件展开图,设计条料排样图并进行工艺会审。 (4)模具结构设计,并绘制装配草图。 (5)绘制模具装配图、零件图,编写模具使用维修说明书。
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三、多工位级进模的排样设计
排样设计是多工位级进模设计的重要内容，是模具结构设计的依据 之一。它影响到材料利用率、冲件质量、模具结构、成本和寿命。
排样的主要内容：
1.将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，并对工序组排序； 2.确定工位数和每一工位的加工工序内容； 3.确定载体类型； 4.毛坯定位方式； 5.设计导正孔直径和导正销的数量； 6.绘制工序排样图。
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3.6.3 分段切除时的搭口形式选择
连接方法可分为搭接、平接、切接三种
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平接
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切接
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3.7 工位设计
工位设计原 则：
1)简化模具结构 2)保证冲件质量 3)减少空位
(1)多工位级进模的送料方式:在高速冲床上用自动送料机构,以导正销 精确定位。
(2)零件形状: 分析冲压零件形状,抓作零件的主要特点,分析研究,找出工位之间关系, 保证冲压过程顺利进行。特别对形状异常复杂、精度要求高、含有多种 冲压工序的零件,应根据变形理论分析,采取必要措施给予保证。 （3）冲裁力的平衡:力求压力中心与模具中心重合,其最大偏移量不超 过模具长度的1/6(或宽度的1/6)。由于多工位级进模往往在冲压过程中 产生侧向力,因此,必须分析侧向力产生部位、大小和方向,采取一定措 施,力求抵消侧向力。